Java中数组定义和使用实例分析

一维数组

Java语言中的数组是一种引用数据类型；不属于基本数据类型；数组的父类是Object。
数组实际上是一个容器，可以同时容纳多个元素。（数组是一个数据的集合）
    数组：字面意思是“一组数据”
数组当中可以存储“基本数据类型”的数据，也可以存储“引用数据类型”的数据。
数组因为是引用类型，所以数组对象是堆内存当中。（数组是存储在堆当中的）
数组当中如果存储的是“java对象”的话，实际上存储的是对象的“引用（内存地址）”，数组中不能直接存储java对象(存它的地址)。

数组一旦创建，在java中规定，长度不可变。（数组长度不可变）
数组的分类：一维数组、二维数组、三维数组、多维数组...（一维数组较多，二维数组偶尔使用！）
所有的数组对象都有length属性(java自带的)，用来获取数组中元素的个数。
java中的数组要求数组中元素的类型统一。比如int类型数组只能存储int类型，Person类型数组只能存储Person类型。例如：超市购物，购物袋中只能装苹果，不能同时装苹果和橘子。（数组中存储的元素类型统一）
数组在内存方面存储的时候，数组中的元素内存地址(存储的每一个元素都是有规则的挨着排列的)是连续的。内存地址连续。这是数组存储元素的特点（特色）。数组实际上是一种简单的数据结构。
所有的数组都是拿“第一个小方框的内存地址”作为整个数组对象的内存地址。（数组中首元素的内存地址作为整个数组对象的内存地址。）
数组中每一个元素都是有下标的，下标从0开始，以1递增。最后一个元素的下标是：length - 1；下标非常重要，因为我们对数组中元素进行“存取”的时候，都需要通过下标来进行。
数组这种数据结构的优点和缺点是什么？
       优点：查询/查找/检索某个下标上的元素时效率极高。可以说是查询效率最高的一个数据结构。为什么检索效率高？
  第一：每一个元素的内存地址在空间存储上是连续的。
  第二：每一个元素类型相同，所以占用空间大小一样。
  第三：知道第一个元素内存地址，知道每一个元素占用空间的大小，又知道下标，所以通过一个数学表达式就可以计算出某个下标上元素的内存地址。直接通过内存地址定位元素，所以数组的检索效率是最高的。数组中存储100个元素，或者存储100万个元素，在元素查询/检索方面，效率是相同的，因为数组中元素查找的时候不会一个一个找，是通过数学表达式计算出来的。（算出一个内存地址，直接定位的。）
       缺点：
            第一：为了保证数组中每个元素的内存地址连续，所以在数组上随机删除或者增加元素的时候，效率较低，因为随机增删元素会涉及到后面元素统一向前或者向后位移的操作。
            第二：数组不能存储大数据量，为什么？因为很难在内存空间上找到一块特别大的连续的内存空间。对于数组中最后一个元素的增删，是没有效率影响的。

怎么声明/定义一个一维数组？
      语法格式：

int[] array1;
double[] array2;
boolean[] array3;
String[] array4;
Object[] array5;

怎么初始化一个一维数组呢？
        包括两种方式：静态初始化一维数组，动态初始化一维数组。
        （1）静态初始化语法格式：
            int[] array = {100, 2100, 300, 55};
        （2）动态初始化语法格式：
            int[] array = new int[5];

这里的5表示数组的元素个数。
            初始化一个5个长度的int类型数组，每个元素默认值0
            再例如：String[] names = new String[6];

初始化6个长度的String类型数组，每个元素默认值null。

什么时候使用静态数组初始化？什么时候使用动态数组初始化？

（1）创键数组的时候，确定数组中存储哪些具体的元素时，采用静态初始化方式

（2）创键数组的时候，不确定将来存储哪些数据，可以采用动态初始化的方式，预先分配内存空间

package com.bjpowernode.javase.array;

public class ArrayTest01 {
    public static void main(String[] args) {
    //1.静态初始化
       int[] a1 = {1,3,5,7,9};
        //所有的数组对象都有length属性，而不是方法！
        System.out.println("数组元素的个数是："+a1.length);
        //取第一个元素
        System.out.println(a1[0]);
        //取最后一个元素
        System.out.println(a1[a1.length-1]);
        //改数据
        a1[a1.length-1] = 0;
        //遍历数据
        for(int i=0;i< a1.length;i++){
            System.out.println(a1[i]);
        }
        //数据下标越界异常，例如：访问下面为6的数据元素
        //System.out.println(a1[6]);// ArrayIndexOutOfBoundsException


    //2.动态初始化
        int[] a2 = new int[5]; //默认值是0
        for(int i=0;i< a2.length;i++){
            System.out.println(a2[i]);
        }
        //初始化一个Object类型的数组，
          //1.采用静态初始化方式
        Object o1 = new Object();
        Object o2 = new Object();
        Object o3 = new Object();
        Object[] object = {o1,o2,o3};
        //上面就等价于：Object[] object = {new Object(),new Object(),new Object()};
        for(int i=0;i<object.length;i++){
            System.out.println(object[i]);// 默认调用toString方法
        }
          //2.采用动态初始化的方式
        Object[] obj = new Object[3];
        for(int i=0;i<obj.length;i++){
            System.out.println(obj[i]);// null null null
        }

        //初始化一个String类型的数组
          //1.静态初始化
        String[] str1 = {"abc","bcd","cde"};
        for (int i = 0; i < str1.length; i++) {
            System.out.println(str1[i]);
        }
        //2.动态初始化
        String[] str2 = new String[3];
        for (int i = 0; i < str2.length; i++) {
            System.out.println(str2[i]);
        }

    }

}

动态存储内存图

方法的参数是数组

当传递的是一个数组，方法也用数组的形式进行接收；这个数组可以是静态的，也可以是动态创建的；并且我们把方法写成写成静态的，这样不需要new对象就可以调用！

例1：

package com.bjpowernode.javase.array;

public class ArrayTest02 {
    //也可以采用C++的风格,写成String args[]
    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("HelloWorld");
        // 1.方法的参数传数组---静态初始化方式
        int[] a = {1,2,3,4,5};
        printArray(a);
        // 2.方法的参数传数组---动态初始化方式
        int[] arr = new int[5];
        printArray(arr);
        //   直接一步完成
        printArray(new int[3]);

    }
    //静态方法进行打印
    public static void printArray(int[] arr){
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }

}

例2：（掌握）

（1）一种特殊情况传递静态数组；如果直接传递一个静态数组的话，语法必须这样写！

（2）我们先看一个例子：int[] arr = {1,2,3};我们传递数组的参数时候，一般就是传递数组名arr，例如：printArray(arr)；但是另一种方法就是传过去，去掉数组名arr剩余的组成部分：

int[]{1,2,3}，但是要加上new关键字，例如： printArray(new int[]{1,2,3});

package com.bjpowernode.javase.array;

public class ArrayTest03 {
    public static void main(String[] args) {
     //----------1.动态初始化一位数组（两种传参方式）
        //第一种传参方式
        int[] a1 = new int[5];//默认是5个0
        printArray(a1);
        System.out.println("-------------");
        //第二种传参方式
        printArray(new int[3]);
        System.out.println("-------------");
     //----------2.静态初始化一位数组（两种传参方式）
        //第一种传参方式
        int[] a2 = {1,2,3};
        printArray(a2);
        System.out.println("-------------");
        //第二种传参方式----直接传递一个静态数组
        printArray(new int[]{4,5,6});

    }
    //调用的静态方法----静态方法比较方便，不需要new对象
    public static void printArray(int[] arr){
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

main方法中的String数组

（1）对于main(String[] args)；分析一下：谁负责调用main方法（JVM）
     JVM调用main方法的时候，会自动传一个String数组过来，长度为0。

例1：

package com.bjpowernode.javase.array;

public class ArrayTest04 {
    // 这个方法程序员负责写出来，JVM负责调用。JVM调用的时候一定会传一个String数组过来。
    public static void main(String[] args) {
        // JVM默认传递过来的这个数组对象的长度？默认是0
        // 通过测试得出：args不是null。
        System.out.println("JVM给传递过来的String数组参数，它这个数组的长度是？"
        + args.length); //0

        // 以下这一行代码表示的含义：数组对象创建了，但是数组中没有任何数据。就等价于：
        String[] strs = new String[0]; //动态的方式
        //String[] strs = {}; // 静态初始化数组，里面没东西。
        printLength(strs); //调用printLength静态方法

/*
     既然传过来的“String[] args”数组里什么都没有；那么这个数组什么时候里面会有值呢？
     其实这个数组是留给用户的，用户可以在控制台上输入参数，这个参数自动会被转换为“String[] args”
     例如这样运行程序：java ArrayTest04 abc def xyz；相当于在编译时进行传参
     那么这个时候JVM会自动将“abc def xyz”通过空格的方式进行分离，分离完成之后，自动放到“String[] args”数组当中。
     所以main方法上面的String[] args数组主要是用来接收用户输入参数的。
     把abc def xyz 转换成字符串数组：{"abc","def","xyz"}
*/
        // 遍历数组
        for (int i = 0; i < args.length; i++) {
            System.out.println(args[i]);
        }
        //既然是编译时进行传参，对于编译运行一体的IDEA怎么使用呢？
        //Run--->EditConfiguration--->Program Arguments里面进行传参，然后在从后重新运行

    }

    public static void printLength(String[] args){
        System.out.println(args.length); // 0
    }
}

例2：

（1）main方法上面的“String[] args”有什么用？

可以用来模拟一个登陆系统！请看下面这个有趣的例题：

package com.bjpowernode.javase.array;
/*
   模拟一个系统，假设这个系统要使用，必须输入用户名和密码。
*/
public class ArrayTest05 {
    public static void main(String[] args) {
        //先判断长度，是不是两个字符串长度，不是2直接终止程序
        if(args.length != 2){
            System.out.println("请输入用户名和密码");
            return;
        }

        //取出用户名和密码
        String username = args[0];
        String password = args[1];
        // 假设用户名是admin，密码是123的时候表示登录成功。其它一律失败。
        // 判断两个字符串是否相等，需要使用equals方法。
        // if(username.equals("admin") && password.equals("123")){ //这样有可能空指针异常
        // 下面这种编写方式，也可以避免空该指针异常!
        if("admin".equals(username) && "123".equals(password)){ 
            System.out.println("恭喜你，登录成功");
            System.out.println("您可以继续使用该系统");
        }else{
            System.out.println("账户或密码错误，请重新输入");
        }
    }
}

数组中存储引用数据类型（重点）

（1）一维数组的深入：数组中存储的类型为：引用数据类型；对于数组来说，实际上只能存储java对象的“内存地址”。数组中存储的每个元素是“引用”。下面这个例题重点理解！

（2）数组要求数组中元素的类型统一；但是也可以存储它的子类型！

package com.bjpowernode.javase.array;
public class ArrayTest06 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.静态创建一个Animal类型的数组
        Animal a1 = new Animal();
        Animal a2 = new Animal();
        Animal[] animals = {a1,a2};

        //对Animal数组进行遍历
        for (int i = 0; i < animals.length; i++) {
            //方法1
            /*Animal a = animals[i];
            a.move();*/
            //方法2
            animals[i].move();
        }

        //2.动态初始化一个长度为2的animal类型的数组
        Animal[] ans = new Animal[2];
        ans[0] = new Animal();
        //ans[1] = new Product(); //err，Product和Animals没有任何关系
        //Animal数组中只能存放Animal类型，不能存放Product类型

        //3.Animal数组中可以存放Cat类型的数据，因为Cat是Animal一个子类
       ans[1] = new Cat();
        for (int j = 0; j < ans.length; j++) {
            ans[j].move();
        }

        //4.创建一个Animal类型的数据，数组当中存储Cat和Bird
          //4.1静态创建
        Cat cat = new Cat();
        Bird bird = new Bird();
        Animal[] anim = {cat,bird};
        for (int i = 0; i < anim.length; i++) {
            //直接调用子类和父类都有的move()方法
            //anim[i].move();
            
            //这里想要调用子类Bird里面特有的方法，需要向下转型
            if(anim[i] instanceof Bird){
                Bird b = (Bird)anim[i]; //向下转型
                b.move();
                b.sing(); //调用子类特有的方法
            }else{
                anim[i].move();
            }

        }


    }
}
//动物类
class Animal{
    public void move(){
        System.out.println("Animals move.....");
    }
}
//商品类
class Product{

}

//有一个猫类继承动物类
class Cat extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("Cat move.....");
    }
}

//有一个鸟类继承动物类
class Bird extends Animal{
    public void move(){
        System.out.println("Bird move.....");
    }

    //鸟特有的方法
    public void sing(){
        System.out.println("鸟儿在歌唱！");
    }
}

数组扩容和拷贝

在Java开发中，数组长度一旦确定不可变，那么数组满了，需要扩容怎么办？
（1）java中对数组的扩容是：先创建一个大容量的数组，然后将小容量数组中的元素一个个拷贝到大数组当中，小容量会被释放。
（2）结论：数组扩容效率较低。因为涉及到拷贝的问题。所以在以后的开发中请注意：尽可能少的进行数组的拷贝。可以在创建数组对象的时候预估计以下多长合适，最好预估准确，这样可以减少数组的扩容次数。提高效率。

（3）利用System.arraycopy进行拷贝，总共5个参数；System.arraycopy(源头数组，下标，目的地数组，下标，要拷贝的个数)

package com.bjpowernode.javase.array;
public class ArrayTest07 {
    public static void main(String[] args) {
        //java中的数组是怎样拷贝的呢？System.arraycopy(5个参数)
        //System.arraycopy(源,下标,目的地,下标,个数)

        //拷贝源---把3、5、7拷贝过去
        int[] src = {1,3,5,7,9};
        //拷贝目的地---拷贝到下标为5的地方
        int[] dest = new int[20];
        //调用拷贝函数
        System.arraycopy(src,1,dest,5,3);
        //打印验证
        for (int i = 0; i < dest.length; i++) {
            System.out.println(dest[i]+" ");
        }

        //拷贝引用数据类型
        String[] str = {"hello","world"};
        String[] strs = new String[10];
        System.arraycopy(str,0,strs,3,2);
        for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
            System.out.println(strs[i]);
        }
        System.out.println("--------------");
        
        //采用动态开辟的时候拷贝的是地址
        Object[] objs = {new Object(),new Object(),new Object()};
        Object[] objects = new Object[5];
        System.arraycopy(objs,0,objects,0,3);
        for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
            System.out.println(objects[i]);

        }

    }
}

内存图